龔延旺

摘要：本文以海南某酒店為例，分別采用了冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型，在當(dāng)?shù)仉妰r(jià)優(yōu)惠政策條件下，比較了兩種方案的初投資和運(yùn)行費(fèi)用，得出了電價(jià)對(duì)冰蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響，可供設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：冰蓄冷；電價(jià)；經(jīng)濟(jì)性

1引言

近年我國中大城市電網(wǎng)負(fù)荷峰谷用電量存在顯著差距，電力部門在中大城市逐步實(shí)施分時(shí)電價(jià)政策，鼓勵(lì)移峰填谷，充分利用電力資源，而蓄冷空調(diào)技術(shù)是目前移峰填谷技術(shù)中應(yīng)用最有效的方式之一。國家和許多地方政府電力部門對(duì)于蓄冷空調(diào)系統(tǒng)大力支持并給予優(yōu)惠政策。

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)是在夜間利用制冷主機(jī)制冰，將冷量以冰的形式蓄存起來，然后在白天根據(jù)空調(diào)負(fù)荷要求釋放這些冷量，這樣在電力低谷段蓄冰，在用電高峰時(shí)期就可以少開甚至不開主機(jī)，將電網(wǎng)高峰時(shí)間的空調(diào)用電量轉(zhuǎn)移至電網(wǎng)低谷時(shí)使用，從而利用峰谷電價(jià)政策，達(dá)到為用戶節(jié)約電費(fèi)的目的。

冰蓄冷空調(diào)技術(shù)之所以得到政府以及工程技術(shù)界的重視，重要原因之一是冰蓄冷技術(shù)具有卓越的移峰填谷功能，是電力需求側(cè)管理的重要技術(shù)手段。

2空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷分析

以海南某酒店為例，該酒店為豪華地標(biāo)酒店、公寓式酒店、會(huì)展酒店、會(huì)展中心、商業(yè)中心、電影院、水上樂園等功能為一體的70多萬平方米超級(jí)酒店群建筑，占地面積約26.5萬m2，總建筑面積70多萬 m2，地上建筑面積50.48萬m2，地下建筑面積20.33萬m2（含人防1.28萬m2）。空調(diào)尖峰冷負(fù)荷為4033RT，日供冷負(fù)荷70370RTh（供冷時(shí)間為24小時(shí)）。

設(shè)計(jì)日夏季空調(diào)逐時(shí)冷負(fù)荷柱狀圖如下圖圖1所示：

3海南現(xiàn)行電價(jià)政策表

4空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型

為了分析比較，分別設(shè)計(jì)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)和冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，分述如下：

4.1常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)

選用約克型號(hào)為YKHFGDJ15CWE的離心式冷水機(jī)組4臺(tái)，單臺(tái)制冷量為1000RT，輸入功率為666KW。

4.2冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)

選用約克型號(hào)為YKKQK3H95CUG的雙工況螺桿式冷水機(jī)組2臺(tái)和型號(hào)為YKKQK3H95CUG的基載主機(jī)2臺(tái)，雙工況主機(jī)單臺(tái)空調(diào)和蓄冰工況制冷量分別為800RT和609RT，輸入功率分別為572KW和535KW；基載主機(jī)單臺(tái)制冷量為800RT，輸入功率為572KW。選用蓄冰槽蓄冰量為：609RT*2臺(tái)*8小時(shí)=9744RT。

5冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行策略與經(jīng)濟(jì)性分析

5.1冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行策略分析

為了充分發(fā)揮各裝置在整個(gè)供冷季節(jié)轉(zhuǎn)移尖峰時(shí)段空調(diào)用電負(fù)荷的功能和提高整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的全天運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)供冷季節(jié)省運(yùn)行電耗、運(yùn)行電費(fèi)最省的優(yōu)化目標(biāo)，針對(duì)建筑物的小時(shí)動(dòng)態(tài)冷負(fù)荷，對(duì)各天的24小時(shí)冷負(fù)荷分布圖進(jìn)行科學(xué)分類，通過優(yōu)化分析，確定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的多種控制模式。

運(yùn)行原則：低谷電開足主機(jī)制冰，高峰電盡量少開主機(jī)，盡可能減少主機(jī)的啟停次數(shù)，主機(jī)開啟時(shí)盡可能在高負(fù)荷率下運(yùn)行，提高系統(tǒng)效率。

冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行模式說明：

（1）雙工況主機(jī)以制冰工況運(yùn)行蓄冰裝置蓄冰模式

（2）雙工況主機(jī)以空調(diào)工況運(yùn)行單獨(dú)供冷模式

（3）雙工況主機(jī)以空調(diào)工況運(yùn)行與蓄冰裝置融冰聯(lián)合供冷模式

（4）蓄冰裝置融冰單獨(dú)供冷模式

設(shè)計(jì)日冰蓄冷空調(diào)運(yùn)行方式如下圖2所示：

5.2電價(jià)對(duì)冰蓄冷系統(tǒng)的影響分析

選用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，采用蓄冰轉(zhuǎn)移峰電節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用的量取決于峰谷電價(jià)本身的價(jià)格差，由于空調(diào)主機(jī)制冰工況下運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)器冷凍水出口溫度一般為-5.5℃，使得機(jī)組冷媒R-22蒸發(fā)溫度下降，導(dǎo)致制冷主機(jī)制冷能力和制冷能效比COP值下降。如下圖3 R-22冷媒壓縮制冷特性曲線示意圖所示：常規(guī)工況單位冷媒氣體的制冷能力為1-4，而蓄冰工況制冷量為1'- 4'。

由于這是冷媒氣體的壓縮特性，各大主機(jī)生產(chǎn)廠家的制冷主機(jī)蓄冰工況下制冷能力下降的幅度基本相同，以本項(xiàng)目設(shè)備表制冷機(jī)組為例，雙工況離心機(jī)組在常規(guī)工況下制冷能力為800冷噸，而在夜間冷凍液溫度在-5.6℃時(shí)，制冷能力僅為609冷噸，效率僅為常規(guī)工況下的609/800=76%，制冷量下降24%，COP大約下降19%。

從三亞市的峰谷電價(jià)時(shí)段劃分可知，夏季高峰夜間低谷電力0.3232元/kWh蓄冰如果應(yīng)用于其他時(shí)段，其他時(shí)段的電費(fèi)必須高于0.3232/81%=0.399元/kWh，另外由于蓄冰和融冰過程中乙二醇溶液泵的耗電（在蓄冰和融冰段都需要運(yùn)行，一般蓄冰乙二醇溶液泵的功率約占主機(jī)功率的5%），加上蓄冰槽的在蓄冰、融冰過程中的保溫冷損失，合計(jì)約占主機(jī)耗電的10%，實(shí)際上其他時(shí)段的電費(fèi)必須高于0.399元/kWh *115%=0.459元/kWh時(shí)利用低谷蓄冰量才會(huì)節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，而0.459元/kWh < 0.659元/kWh，遠(yuǎn)小于1.062元/kWh。

因此，由電力政策可見：

與當(dāng)前0.6432元/kWh的平段電價(jià)差為：0.6432-0.459=0.1842元/kWh。即采用冰蓄冷轉(zhuǎn)移平段用電到低谷電每千瓦時(shí)可節(jié)約0.1842元，節(jié)省的比例為28.6%，（=0.1842/0.6432）。

與當(dāng)前1.0592元/kWh的高峰段電價(jià)差為：1.0592-0.459=0.6元/kWh。即采用冰蓄冷轉(zhuǎn)移高峰用電到低谷電每千瓦時(shí)可節(jié)約0.6元，節(jié)省的比例為57%，（=0.6/1.0592）。

6冰蓄冷系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用比較

6.1冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)備造價(jià)

6.2常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備造價(jià)

6.2冰蓄冷系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用比較

7結(jié)論：

由上述的分析可以看出：

采用冰蓄冷供冷系統(tǒng)時(shí)，相對(duì)常規(guī)冷水機(jī)組方案空調(diào)系統(tǒng)初投資增加259.6萬元。年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省76.8萬元/年。投資回收年限為3.4年，之后運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約均為純利潤(rùn)，按制冷主機(jī)使用壽命20年計(jì)算，投資收益為 76.8萬元/年×（20-3.4）年=1274.9萬元。

由于采用冰蓄冷系統(tǒng)可以使得主機(jī)大部分時(shí)間都處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，主機(jī)此時(shí)COP高，而常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中主機(jī)通常都處于部分負(fù)荷狀態(tài)，COP低。因此，采用冰蓄冷系統(tǒng)節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用應(yīng)大于上述數(shù)值。

采用冰蓄冷系統(tǒng)，在部分負(fù)荷情況下，無須開啟空調(diào)主機(jī)，只需開啟空調(diào)水泵（變頻運(yùn)行）即可。

冰蓄冷中央空調(diào)節(jié)能、減少環(huán)境污染，有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，代表著當(dāng)今世界中央空調(diào)的先進(jìn)水平，成為今后大中型中央空調(diào)發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)：

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